HU214664B - Eljárás és berendezés villamos energia kombinált előállítására gázturbinával hajtott generátorral és tüzelőanyag-cellával - Google Patents

Eljárás és berendezés villamos energia kombinált előállítására gázturbinával hajtott generátorral és tüzelőanyag-cellával Download PDF

Info

Publication number
HU214664B
HU214664B HU903068A HU306890A HU214664B HU 214664 B HU214664 B HU 214664B HU 903068 A HU903068 A HU 903068A HU 306890 A HU306890 A HU 306890A HU 214664 B HU214664 B HU 214664B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
fuel cell
gas
turbine
gas turbine
gaseous medium
Prior art date
Application number
HU903068A
Other languages
English (en)
Other versions
HU903068D0 (en
HUT53987A (en
Inventor
Hendrik Jan Ankersmit
Rudolf Hendriks
Original Assignee
A.S.A. B.V.
Turboconsult B.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by A.S.A. B.V., Turboconsult B.V. filed Critical A.S.A. B.V.
Publication of HU903068D0 publication Critical patent/HU903068D0/hu
Publication of HUT53987A publication Critical patent/HUT53987A/hu
Publication of HU214664B publication Critical patent/HU214664B/hu

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/36—Open cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/003—Gas-turbine plants with heaters between turbine stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
    • H01M2300/0051—Carbonates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

A találmány tárgya eljárás és berendezés villamős energia kőmbináltelőállítására gáztűrbinával hajtőtt váltakőzó áramú villamősgenerátőrral és tüzelőanyag-cellával, gáznemű közeg felhaszná ásamellett. A találmány szerinti eljárás sőrán a gáznemű közeget nyitőttkörfőlyamatban először legalább egy kőmpresszőregységen, majdgáztűrbinán, távőztában pedig egy füstgáz-hőcserélőn vezetjükkeresztül, ame yben a kőmpresszőregység által sűrített gáznemű közegethőmérsékletének növeléséhez legalább egyszer átáramőltatjűk, majd asűrített gáznemű közeget ezen felmelegítését követően a közegexpandálásábó származó energialeadás mellett a kőmpresszőregységhez(2) kapcsőlt egy vagy több kőmpresszőrhajtó tűrbinán (4) vezetjükkeresztül és ezt a körfőlyamatban áramló gázáramőt őxidálószerkénttüzelőanyag cellába (10) vezetjük be, ahől egy tüzelőanyaggal, mintredűkálószerrel együtt villamős energiát állítűnk elő, mielőtt vagymiűtán a gáztűrbinában (6) mechanikai energiátfejlesztünk/fejlesztettünk. A találmány szerinti eljárásmegvalósítására alkalmas berendezésre, amely alapvetőenkőmpresszőrhajtó tűrbinával (4) összekapcsőlt kőmpresszőregységet (2),villamős generátőrt (14), hajtó gáztűrbinát (6), ezzel összekötöttfüstgáz-hőcserélőt (I), valamint tővábbi hőcserélőket és összekötővezetékeket tartalmaz, az jellemző, hőgy a gázáram körfőlyamatába afüstgáz-hőcserélő (I) hőfelvevő része meg övelt nyőmású gázáramőttővábbító vezetékeken (7,8) keresztül a kőmpresszőregységgel (2),illetve a kőmpresszőrhajtó tűrbinával (4), a hőleadó rész pedigfüstgázelvezető vezetékeken (5,17), keresztül a műnkavégzőgáztűrbinával (6), illetve a kimenettel van összekötve, emellett akőmpresszőrhajtó tűrbina (4) űtán a gázáram körfőlyamatába agáztűrbinát (6) megelőzően vagy azt követően egy tüzelőany g-cellának(10) a gázáramőt őxidálószerként felhasználó katódja van közbeiktatva. ŕ

Description

A leírás terjedelme 12 oldal (ezen belül 6 lap ábra)
HU 214 664 Β összekötött füstgáz-hőcserélőt (I), valamint további hőcserélőket és összekötő vezetékeket tartalmaz, az jellemző, hogy a gázáram körfolyamatába a füstgáz-hőcserélő (I) hőfelvevő része megnövelt nyomású gázáramot továbbító vezetékeken (7,8) keresztül a kompresszoregységgel (2), illetve a kompresszorhajtó turbinával (4), a hőleadó rész pedig füstgázelvezető vezetékeken (5,17), keresztül a munkavégző gázturbinával (6), illetve a kimenettel van összekötve, emellett a kompresszorhajtó turbina (4) után a gázáram körfolyamatába a gázturbinát (6) megelőzően vagy azt követően egy tüzelőanyag-cellának (10) a gázáramot oxidálószerként felhasználó katódja van közbeiktatva.
A találmány tárgya eljárás és berendezés villamos energia kombinált előállítására gázturbinával hajtott váltakozó áramú villamos generátorral és tüzelőanyag-cellával, gáznemű közeg felhasználása mellett.
Az iparban fokozott igény van olyan nagy hatékonyságú villamos energiát előállító berendezésre, amely a lehető legkevésbé szennyezi a környezetet. Eddig az olyan különféle gépeknél, mint amilyenek a belső égésű motorok és a gázturbinák, gyakorlatilag kb. 35%-os hatásfokot lehetett elérni, de ezeknél az energiaátalakító egységeknél az ártalmas anyagok kibocsátása, különösen a távozó füstgázok NOx-tartalma még mindig komoly gondot jelent.
A találmány célja olyan eljárás és ennek megvalósítására alkalmas gázturbinával hajtott váltakozó áramú villamos generátorral és tüzelőanyag-cellával egyaránt felszerelt berendezés létrehozása, amely érezhető javulást biztosít mind a két fent említett probléma megoldásában, vagyis a hatékonyságban és az ártalmas anyagok kibocsátásában egyaránt.
Elöljáróban meg kell jegyeznünk, hogy különösen kétféle típusú tüzelőanyag-cella használható megfelelően a találmány szerinti eljárásban és berendezésben. Az első típus az úgynevezett MCFC (karbonát-olvadékos) tüzelőanyag-cella, amelynek üzemi hőmérséklete körülbelül 650 °C. A másik a PAFC típusú (foszforsavas) tüzelőanyag-cella, körülbelül 200 °C-os üzemi hőmérséklettel. A szilárd oxidos tüzelőanyag-cellát (SOFC) szintén lehet használni, amelynek üzemi hőmérséklete körülbelül 1000 °C. Ezeknek a típusoknak a leírása a következő kiadványokban található meg:
1. H. A. Liebhafsky és E. J. Caims, „Fuel cells and fuel batteries” („Tüzelőanyag-cellák és tüzelőanyagelemek”, Wiley & Són, New York (1968), 12. fejezet, 524-554. old.
2. A. J. Appleby és F. R. Foulkes, „Fuel Cell Handbook” („Tüzelőanyag-cella kézikönyv”), Van Nostrand Reinholt, New York (1989).
3. Supramanian Srinivasan, Journal of the Electrochemical Society, 136 (2), 1989. február, 41C-48C oldalak.
Ezenkívül az US 4.678.723 számú szabadalmi leírásban PAFC típusú, nagy nyomáson és magas hőmérsékleten üzemelő tüzelőanyag-cella van ismertetve, amely gőzmentes, autotermikus reformálóval együttműködve felhevített gázkeveréket szolgáltat gázturbina számára, amely kompresszoregységet és villamos generátort hajt meg; a tüzelőanyag-cellát vízpermettel hűtik és vízködöt fecskendeznek be a tüzelőanyag-cella kimenő teljesítményének növelése érdekében. Nincs szó azonban olyan gázturbináról, amely füstgáz-hőcserélővel lenne ellátva a sűrített gáznemű keverék hőmérsékletének növeléséhez.
Mindezek ismeretében a találmány olyan, különböző kiviteli változatokban önmagában már ismert eljáráson alapul, amellyel villamos energiát lehet előállítani gáznemű közeg, például levegő felhasználásával, amelyet nyitott körfolyamatban először legalább egy kompresszoregységen keresztül engednek át, majd egy gázturbinán, hogy végül egy füstgáz-hőcserélőn keresztül elvezessék, amelyben a sűrített gáznemű közeget hőmérsékletének növeléséhez legalább egyszer átáramoltatják. A találmány szerinti megoldás újdonsága abban van, hogy a sűrített gáznemű közeget ezen felmelegítését követően a közeg expandálásából származó energialeadás mellett a kompresszoregységhez kapcsolt egy vagy több kompresszorhajtó turbinán vezetjük keresztül és ezt a körfolyamatban áramló gázáramot oxidálószerként egy tüzelőanyag-cellába vezetjük be, ahol tüzelőanyaggal, mint redukálószerrel együtt villamos energiát állítunk elő, mielőtt vagy miután a gázturbinában mechanikai energiát fejlesztünk/fejlesztettünk.
Ez az eljárás a következő továbbfejlesztések kombinációját foglalja magában:
- az alkalmazott kompresszorhajtó turbinát (az eddig szokásostól eltérően) nem a gázturbina füstgázaival vagy más belső égésű folyamatok füstgázaival tápláljuk, hanem főként magával az összesűrített levegővel, melyet erre a célra az után használunk, hogy azt további hőmérséklet-növelésnek vetettük alá a füstgázhőcserélőben;
- a gáznemű közeget, amely a fent említett kompresszorhajtó turbinából viszonylag kis nyomással és hőmérséklettel lép ki, most reakciógázként (oxidálószerként) használjuk a tüzelőanyag-cellában, redukálószerrel (például földgázzal) együtt;
- a gáznemű közeg (oxidálószer) nyomása a tüzelőanyag-cella belépőnyílásánál alacsony, éppúgy, mint a redukálószer nyomása, ami a rendszert még rugalmasabbá teszi.
A találmány olyan működést tesz lehetővé, amellyel először is nagyobb villamos hatásfokot érünk el, és amelyben az elméleti CARNOT-körfolyamatot jobban megközelítjük, mint amennyire az eddig lehetséges volt. Másodszor, a hő-körfolyamat (amelyre érvényes a CARNOT-féle korlátozás) egy elektromechanikai rendszert foglal magába, amelynek nincs ilyen korlátja, és amellyel legalább 55-70%-os hatásfokokat is elérhető2
HU 214 664 Β nek tekintünk olyan kezelhető hőmérsékletekkel, melyek akár az 1000 °C-os nagyságrendet is elérhetik. Ehhez járul még az a tény, hogy a javasolt eljárásban mindig van bizonyos kalóriaérték, amely az úgynevezett fáradt tüzelőanyagban (redukálószerben) rendelkezésre áll, amelyet például tüzelőtérben hasznosítani lehet. Ezenfelül a gáz-levegő keverék, amely a gázturbinába belép azután, hogy keresztülhaladt a tüzelőtéren, a környezet számára nem veszélyes. Közelebbről meghatározva, csak nagyon kis mennyiségű ártalmas NOx-kibocsátás (50 g/GJ) fordulhat elő a füstgázokban. A katalitikus átalakítási eljárás a tüzelőanyag-cellában nem termel ártalmas termékeket, aminek eredményeként a javasolt új eljárás gyakorlatilag nem szennyezi a környezetet. A környezetszennyezés további csökkentésének lehetősége rejlik abban, hogy egy erőmű nettó 35%-os hatásfokát körülbelül 55-70%-osra növeljük ezzel az új eljárással. A korábban ismert megoldásokkal összehasonlítva megközelítőleg feleannyi tüzelőanyagra van szükség ugyanolyan mennyiségű villamos energia előállításához. Ez egy ennek megfelelő COx-csökkenést eredményez. A tüzelőanyag-cella használatának kettős szerepe van, mégpedig a villamos energia termelése és a forró gázok előállítása.
A találmány tárgya továbbá egy a fentiekben leírt eljárás megvalósítására, vagyis villamos energiának mechanikai részegységek felhasználásával, gázáram segítségével történő előállítására alkalmas berendezés, amely tartalmaz egy kompresszoregységet, amely legalább egy turbinával van összekötve, továbbá tartalmaz legalább egy gázturbinát (munkaturbinát), amely hajtótengellyel van ellátva, és amely után egy füstgáz-hőcserélő van elhelyezve.
A találmány szerinti berendezés újdonsága az, hogy a füstgáz-hőcserélő hőfelvevő része megnövelt nyomású gázáramot továbbító vezetékeken keresztül a kompresszoregységgel, illetve a kompresszorhajtó turbinával, hőleadó része pedig fustgázelvezető vezetékeken keresztül a munkavégző gázturbinával, illetve a kimenettel van összekötve, emellett a kompresszorhajtó turbina után a gázáram körfolyamatába a gázturbinát megelőzően vagy azt követően egy tüzelőanyag-cellának a gázáramot oxidálószerként felhasználó katódja van közbeiktatva.
A tüzelőanyag-cella alkalmazása további hatásfoknövekedést eredményezhet ugyanazzal a levegőárammal, és némileg kevesebb tüzelőanyag-fogyasztást a tüzelőtérben. Ez a hatás annak a következménye, hogy a tüzelőanyag-cella hulladék hője növeli a tüzelőtér hőtartalmát. Ha magas hőmérsékletű tüzelőanyag-cellát alkalmazunk (1000 °C-os nagyságrendben, például szilárd oxidos tüzelőanyag-cellát, SOFC-t), a gázturbina tüzelőtere tulajdonképpen akár fölöslegessé is válhat. A tüzelőanyag-cellából származó egyenáramot közvetlenül egyenáram, vagy átalakítás után váltakozó áram formájában hasznosíthatjuk. A harmadik lehetőség abban van, hogy a gázturbina villamos generátorát tápláljuk egyenárammal.
A fentiekben leírt berendezés önmagában ismert turbinaalkatrészeket tartalmaz, ennek következtében az iparilag már kifejlesztett alkatrészekből összeállítható egy olyan berendezés, amely a nagy hatásfok következtében az ismert, például belső égésű motorokhoz, gőzturbinás berendezésekhez és hagyományos gázturbinákhoz képest 50%-os nagyságrendű CO2-szennyeződés-csökkenést eredményez. Az NOx-kibocsátás csökkentésében 50%-osnál jobb eredményt lehet elérni. Ezzel összefüggésben még nem számoltuk a környezetszennyezés csökkentésének lehetséges mértékét, ha hőerőművekben vagy más erőművekben alkalmazzuk a megoldást (totális energia elve).
A találmány szerinti eljárást és berendezést az alábbiakban a mellékelt rajz alapján és egy táblázatra való hivatkozással ismertetjük részletesebben, ahol az 1 -6. ábrák a találmány szerinti, villamos energia előállítására szolgáló berendezés néhány lehetséges kiviteli példáját tüntetik fel, nagyon vázlatos formában.
Amint az az 1-5. ábrákon látható, az 1 tápvezetéken keresztül gáznemű közeget, például levegőt juttatunk az energiatermelő berendezésbe. Ez a gáznemű közeg nyitott körfolyamatban halad végig, amelynek első tagja egy 2 kompresszoregység, amely ebben az esetben egy kis nyomású Kt kompresszort és egy nagy nyomású K2 kompresszort tartalmaz, melyek 3 vezeték által vannak egymással összekötve. Ez a 3 vezeték egy III hőcserélőt foglal magában, mint szokásos közbenső hűtőt. A 2 kompresszoregységet 4 kompresszorhajtó turbina hajtja meg, amely itt úgy van kialakítva, hogy egyetlen turbinaként van kapcsolva mind a kis nyomású Kj kompresszorhoz, mind pedig a nagy nyomású K2 kompresszorhoz. A kis nyomású Kt kompresszort, illetve a nagy nyomású K2 kompresszort egyébként külön-külön turbinával is meg lehet hajtani.
A nyitott körfolyamatba az I füstgáz-hőcserélő van beillesztve, amely 5 vezetéken keresztül munkaturbinaként kialakított 6 gázturbinával van összekötve, amely villamos energia előállítására szolgál. A nagy nyomású K2 kompresszor 7 vezetéken keresztül össze van kötve az I füstgáz-hőcserélővel és az abban felmelegített gáznemű közeg az 1., 2. és 4. ábrákon bemutatott kiviteli változatok szerint 8, illetve 8’ vezetéken keresztül a 4 kompresszorhajtó turbinához áramlik. Ezen a 4 kompresszorhajtó turbinán keresztülhaladva a lecsökkent hőmérsékletű gáznemű közeg a bemutatott kiviteli példák szerint 9 vezetéken keresztül a 10 tüzelőanyagcellába áramlik, hogy ezen 10 tüzelőanyag-cella katódját a fent említett közeggel, vagyis oxidálószerrel táplálja. A közeg, amelynek hőmérséklete eközben némiképpen megnövekedett, ezután 11 vezetéken keresztül az úgynevezett 12 tüzelőtérbe áramlik, amelyhez a „fáradt”, vagyis már felhasznált tüzelőanyagot bevezető 13 tápvezeték is van csatlakoztatva, amint azt majd az alábbiakban kifejtjük. A 6 gázturbina a 14 villamos generátort hajtja meg.
Másik lehetséges kiviteli változat szerint, melyet az ábrákon szaggatott vonallal ábrázoltunk, a 10 tüzelőanyag-cella az áramlási irányt tekintve a 6 gázturbina után helyezkedik el. Az összekötő vezetékeket ennek megfelelő módon kell kialakítani. A találmány további
HU 214 664 Β ismertetése erre a változatra is vonatkozik. A 10 tüzelőanyag-cella ezen berendezési változatának speciális előnyei a következők:
- könnyebb a nyomásszabályozás;
- el lehet hagyni a II hőcserélőt (lásd az alábbiakban).
Az 1 -4. ábráknak megfelelő szerkezeti kialakításban a 10 tüzelőanyag-cella egy MCFC (karbonát-olvadékos) típusú tüzelőanyag-cellaként van kialakítva. A 10 tüzelőanyag-cella villamos hatásfoka kb. 55%-os és az anódjához a 15 tápvezeték van csatlakoztatva, amely tüzelőanyag, azaz redukálószer, például hidrogénben gazdag gáz bevezetésére szolgál. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy az úgynevezett belső reformálásos változatnál közvetlenül földgáz is használható tüzelőanyagként. Végtermékként a 10 tüzelőanyagcellában egyenáramot állítunk elő, annak 16 kimenőkapcsain.
Az ábrákon további három II, IV és V hőcserélő is látható. A II hőcserélő az I füstgáz-hőcserélő kivezető 17 vezetékének utolsó szakaszában van elhelyezve és ily módon annak a hőnek egy további részét hasznosítja, amely a nyitott körfolyamat végén levő 17 vezetékben még jelen van. A IV hőcserélő (lásd az 1. ábrát) be- és kikapcsolására a 19 elzárószelep szolgál. A 19 elzárószelep egyik állásában a gáznemű közegáramot a 4 kompresszorhajtó turbinából a 9 vezetéken keresztül közvetlenül a 10 tüzelőanyag-cellába vezetjük. A 19 elzárószelep másik állásában a gáznemű közegáramot vagy annak egy részét a IV hőcserélőn vezetjük keresztül, hogy a közeggázáramot felmelegítsük vagy lehűtsük, amire néha szükség lehet. A V hőcserélő a 15 tápvezetéken keresztül betáplált tüzelőanyag felmelegítésére szolgál.
Abban az esetben, ha MCFC típusú cellát alkalmazunk, akkor a katód táplálásához megfelelő mennyiségű CO2-t tartalmazó levegőt kell felhasználni. Ilyen körülmények között a CO2-nek a rendszerben való recirkuláltatása a legkézenfekvőbb megoldás. Ez úgynevezett szelektív szeparációs eljárások alkalmazásával történhet, például úgy, hogy az 5, 17 vagy 18 vezetékekbe 30 membránokat építünk be. A 18 vezetékben a gőz recirkuláltatása történik, esetlegesen a víznek a II hőcserélő utáni leválasztása után, hogy növeljük az inért gázok részarányát. Az 1 -4. ábrákon a 18’ leágazó vezeték látható, amelybe egy 23 vezérlőszelep és egy VI hőcserélő van beépítve, melyekkel az említett recirkulációs folyamatot szemléltetjük vázlatosan. Más típusú tüzelőanyagok esetében nem használunk ilyen járulékos vezetéket, lásd az 5. és 6. ábrát. A tüzelőanyag porlasztására a 24 centrifugális kompresszort alkalmazzuk.
A 2. ábrán a 6 gázturbinához vezető 11 vezeték 11 ’ leágazó vezetékébe beépített 20 segédégő látható, amelynek célja a gáznemű közeg esetleges további melegítése a működtetett 10 tüzelőanyag-cella anódjától kiinduló 13 tápvezetékből származó fent említett „fáradt tüzelőanyag” segítségével. A gáznemű „fáradt tüzelőanyag” például 15% H2-t és ezen kívül CO2-t, H2O-t és N2-t tartalmaz, amiből az következik, hogy még mindig jelentős fűtőenergia áll rendelkezésre.
Ezenkívül a „fáradt tüzelőanyag” még mindig jelentős hőmérsékletű. Ennek eredményeképpen ezt a gázt a 12 tüzelőtérben vagy a 20 segédégőben (lásd a 2-4. ábrákat) fel lehet használni, vagy pedig vissza lehet táplálni a tüzelőanyag-előkészítő szakaszba. A tüzelőanyag 15 tápvezetékébe általában a 21 tisztítóegység van beépítve. A 12 tüzelőtérben a 13 tápvezetékből jövő „fáradt tüzelőanyagból” származó többlet H2 jelentkezhet. Ezért az első kis nyomású K] kompresszorból járulékos levegőt lehet a 22 vezetéken keresztül beadagolni, hogy tökéletes égést éljünk el. Másik lehetőség az, hogy a tüzelőanyag egy részét (többek között „fáradt tüzelőanyagot”) használjuk fel a 15 tápvezetéken keresztül belépő tüzelőanyag állapotának javítására (például gőz-reformálással). Mivel a CO2 egy részét közvetlenül visszaáramoltatjuk az anódhoz, a 18’ leágazó vezetékben a közegáramlás nagyon le fog csökkenni.
A 3. ábrán látható, hogy a rendszer termodinamikai tulajdonságainak javításához a 20 segédégőt a nagyobb nyomásszintű (például 885 kPa = 8,85 bar) 8 vezetékbe helyeztük át, és arra használjuk, hogy a 4 kompresszorhajtó turbina felé vezető vezetékszakaszban a levegőt például 850 °C-ra melegítsük fel. Ennek eredményeképpen a 4 kompresszorhajtó turbinából távozó levegő hőmérséklete például 620 °C, ami az MCFC típusú 10 tüzelőanyag-cellához éppen szükséges. Ugyanakkor a nyomás például 290 kPa-ra (2,93 bar) fog lecsökkenni. A „fáradt tüzelőanyag” egy részének a nagyobb nyomásszintre való emeléséhez a további 24’ kompresszort célszerű beépíteni, amely előtt egy a gáz hőmérsékletét 677 °C-ról 30 °C-ra csökkentő járulékos 28 hűtő van elrendezve.
A 4. ábra szerinti berendezésben a 10 tüzelőanyagcella a körfolyamat nagy nyomású szakaszába (kb. 900 kPa) van beépítve. A 10 tüzelőanyag-cella anódjától jövő „fáradt tüzelőanyag” egy részét a „fáradt tüzelőanyag” 13 tápvezetékén keresztül a 20 segédégőbe vezetjük, amely a 10 tüzelőanyag-cella katódjából távozó oxidálószer-áramot továbbító 8’ vezetékben van elhelyezve.
Az 5. ábra szerinti berendezésben lévő 10 tüzelőanyag-cella egy 200 °C-os üzemi hőmérsékletű foszforsavas tüzelőanyag-cella (PAFC). A 10 tüzelőanyagcella a körfolyamat kis nyomású szakaszában van elhelyezve, a 4 kompresszorhajtó turbinából kijövő 9 vezetékben. A 4 kompresszorhajtó turbina (például 470 °Cos) kilépési hőmérsékletét ez esetben 200 °C-ra kell csökkenteni, adott esetben egy hűtőként szolgáló VII hőcserélő segítségével, amely a 9 vezetékbe van beiktatva. A gyakorlatban az V és a VII hőcserélőt egy berendezéssé lehet összekombinálni. Mivel egy PAFC típusú tüzelőanyag-cella nem teszi lehetővé a belső reformálást, így a 15 tápvezetéken keresztül belépő tüzelőanyagnak hidrogénben gazdag gáznak kell lennie. A 6. ábra szerinti kiviteli alaknál a 10 tüzelőanyag-cella a körfolyamatban az áramlási irányt tekintve a kis nyomású Kq kompresszor, valamint egy, a gáznemű közeg hőmérsékletét 137 °C-ról 200 °C-ra növelő 29 segédégő után van beépítve.
HU 214 664 Β
Meg kell említenünk, hogy a MCFC vagy PAFC típusú tüzelőanyag-cella helyett SOTC típusú (szilárd oxidos) tüzelőanyag-cella alkalmazása is elképzelhető. Megjegyezzük továbbá, hogy a 2 kompresszoregységhez és a közbenső hűtőhöz közeli, viszonylag hideg vezetékekben alacsony hőmérsékletű tüzelőanyag-cellákat is lehet használni, például AFC típusú lúgos tüzelőanyag-cellát és SPFC vagy SPEFC típusú polimer tüzelőanyag-cellákat, ami az I füstgáz-hőcserélő után található, viszonylag hideg felhasznált gázt elvezető 17 és 18 vezetékekre is érvényes. Ezeknek a tüzelőanyag-celláknak a leírása megtalálható a bevezetőben említett kézikönyvekben.
A 10 tüzelőanyag-cellát a nyílt körfolyamatban előnyösen a 4 kompresszorhajtó turbina és a 6 gázturbina (munkaturbina) között lehet elhelyezni. Adott esetben az áramlási irányt tekintve távolabbi helyen, akár a 6 gázturbina után történő elhelyezés is lehetséges. Az ábrákon ez szaggatott vonallal van feltüntetve. Ugyanakkor a tüzelőanyag-cella az áramlási irányt tekintve a kompresszorhajtó turbinánál előrébb is el helyezhető, akár a körfolyamatban még előbbre is.
A körfolyamat egy vagy több 24 centrifugális kompresszort tartalmaz, amelyeknek célja a nyomás növelése, aminek révén a körfolyamat bizonyos szakaszainak tulajdonságait kívánjuk javítani, vagy pedig a tüzelőanyagnak a 12 tüzelőtérbe való bejuttatását elősegíteni. A berendezés fentiekben ismertetett változatainak nem mindegyikében van szükség ilyen 24 centrifugális kompresszorra.
A találmány szerinti berendezés működésmódja a következő:
A berendezést a 25 motorral hozzuk működésbe, amely egy 26 tengelykapcsolón keresztül a 2 kompresszoregységgel van összekötve. A 2 kompresszoregységben lévő kis nyomású Kq kompresszort és nagy nyomású K2 kompresszort üzemi sebességük kb. 20%-ára gyorsítjuk fel. Ekkor egy (nem ábrázolt) égőfúvókát gyújtunk be egy (szintén nem ábrázolt) gyújtógyertya segítségével a 12 tüzelőtér belsejében. A 27 vezeték, amely a 15 tápvezetéket és a 12 tüzelőteret köti össze egymással, és amelyet az ábrákon szaggatott vonallal tüntettünk fel, a tüzelőanyag bevezetésére szolgál. A 14 villamos generátort a hálózathoz szinkronizáljuk és ezután megnöveljük a gázturbina (munkaturbina) hőmérsékletét.
Megjegyezzük, hogy a találmány szerinti berendezés hő- és villamos erőművek részét egyaránt képezheti (totális energiarendszer), és hogy a 18 vezetékből kijövő gázokat adott esetben üvegházba is bevezethetjük, ezzel elősegítve a CO2-asszimilációs folyamatot.
Az alábbi táblázatban a találmány szerinti berendezés egy az 1. ábra szerint tervezett megvalósításának különböző számértékeit tüntettük fel, amelyek a gáznemű közegáram időegység alatti mennyiségére, a különböző kompresszorok és hőcserélők, valamint a 4 kompresszorhajtó turbina, a 10 tüzelőanyag-cella és a 6 gázturbina belépő- és kilépőnyílásainál jelentkező hőmérsékletekre és nyomásokra vonatkoznak.
Táblázat
Részegység Hőmérséklet, °C Nyomás, kPa Tömeg- áram
közeg (levegő) 15 100 20,000 kg/h
kis nyomású Ki kompresszor 15 135 100 300
III hőcserélő 135 25 300
nagy nyomású K2 kompresszor 25 155 300 900
I hőcserélő 155 700 900
4 kompresszorhajtó turbina 700 470 900 250 szolgáltatott teljesítmény
IV hőcserélő 470-620 250
MCFC 10 tüzelőanyag-cella 620 670 250 3,750 kW
12 tüzelőtér 670-950 250
6 gázturbina (munkaturbina) 950 750 250 100
I hőcserélő 750 200 100 1,250 kW
Összesen: 5000 kW
Ezek alapján a tipikus rendszer-hatásfok 57%-os értékű.

Claims (9)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Eljárás villamos energia előállítására gáznemű közeg felhasználásával, amelyet egy nyitott körfolyamatban először legalább egy kompresszoregységen, majd egy gázturbinán, távoztában pedig egy füstgáz-hőcserélőn vezetünk keresztül, amelyben a kompresszoregység által sűrített gáznemű közeget hőmérsékletének növeléséhez legalább egyszer átáramoltatjuk, azzal jellemezve, hogy a sűrített gáznemű közeget ezen felmelegítését követően a közeg expandálásából származó energialeadás mellett a kompresszoregységhez (2) kapcsolt egy vagy több kompresszorhajtó turbinán (4) vezetjük keresztül és ezt a körfolyamatban áramló gázáramot oxidálószerként tüzelőanyag-cellába (10) vezetjük be, ahol tüzelőanyaggal, mint redukálószerrel együtt villamos energiát állítunk elő, mielőtt vagy miután a gázturbinában (6) mechanikai energiát fejlesztünk/fejlesztettünk.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gázáramot a körfolyamatban egy vagy több további hőcserélőn (Π-VI) vezetjük keresztül, amelyekben a gáznemű közeg hőmérsékletét beállítjuk és ezzel a hatásfokot optimalizáljuk.
  3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gázáram gáznemű közegeként levegőt használunk és a tüzelőanyag-cellába (10) tüzelőanyagként hidrogénben gazdag gázt juttatunk be, például egy földgázzal táplált gőz-reformálóból.
  4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag-cellában (10) fej5
    HU 214 664 Β lesztett egyenáramot gázturbinával (6) összekapcsolt villamos generátorba (14) tápláljuk be.
  5. 5. Berendezés az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás megvalósítására, azaz villamos energiának gázáram segítségével történő előállítására mechanikai részegységek felhasználásával, amelyekhez legalább egy kompresszorhajtó turbinával (4) összekapcsolt, a gázáram nyomását megnövelő kompresszoregység (2), valamint legalább egy, hajtótengellyel ellátott munkaturbinaként kialakított gázturbina (6) tartozik, amelyek után egy, a megnövelt nyomású gázáram hőmérsékletét megemelő füstgáz-hőcserélő (I) van elrendezve, adott esetben egy, a gázáram hőmérsékletét tovább növelő segédégővel (20) kiegészítve, és ezen egységek a gázáram nyitott körfolyamatát létrehozó módon vannak egymással összekapcsolva, azzal jellemezve, hogy a kompresszorhajtó turbina (4) után a gázáram körfolyamatába a gázturbinát (6) megelőzően vagy azt követően egy tüzelőanyag-cellának (10) a gázáramot oxidálószerként felhasználó katódja van közbeiktatva.
  6. 6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gázturbina (6) egyáramú centripetális
    5 típusú gázturbina.
  7. 7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az alkalmazott tüzelőanyag-cella (10) MCFC típusú (karbonát-olvadékos) tüzelőanyag-cella.
  8. 8. A 7. igénypont szerinti berendezés, azzal jelle10 mezve, hogy a tüzelőanyag-cella (10) anódja egy földgázt bevezető tápvezetékhez (15) van csatlakoztatva.
  9. 9. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az alkalmazott tüzelőanyag-cella (10) PAFC típusú (foszforsavas) tüzelőanyag-cella.
    15 10. Az 5-9. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a körfolyamatba egy segédégő (20) vagy tüzelőtér (12) van beiktatva, amely össze van kötve a tüzelőanyag-cella (10) anódjától „fáradt tüzelőanyagot” elvezető tápvezetékkel (13).
HU903068A 1989-05-29 1990-05-17 Eljárás és berendezés villamos energia kombinált előállítására gázturbinával hajtott generátorral és tüzelőanyag-cellával HU214664B (hu)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8901348A NL8901348A (nl) 1989-05-29 1989-05-29 Werkwijze en inrichting voor het opwekken van electrische energie.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HU903068D0 HU903068D0 (en) 1990-09-28
HUT53987A HUT53987A (en) 1990-12-28
HU214664B true HU214664B (hu) 1998-04-28

Family

ID=19854731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU903068A HU214664B (hu) 1989-05-29 1990-05-17 Eljárás és berendezés villamos energia kombinált előállítására gázturbinával hajtott generátorral és tüzelőanyag-cellával

Country Status (20)

Country Link
US (2) US5083425A (hu)
EP (1) EP0400701B1 (hu)
JP (1) JPH0318627A (hu)
KR (1) KR0175066B1 (hu)
CN (1) CN1022944C (hu)
AT (1) ATE134740T1 (hu)
CA (1) CA2017072A1 (hu)
CZ (1) CZ282731B6 (hu)
DD (1) DD294759A5 (hu)
DE (1) DE69025496T2 (hu)
DK (1) DK0400701T3 (hu)
ES (1) ES2085882T3 (hu)
GR (1) GR3019482T3 (hu)
HU (1) HU214664B (hu)
NL (1) NL8901348A (hu)
NO (1) NO304568B1 (hu)
PL (1) PL164615B1 (hu)
RO (1) RO114518B1 (hu)
RU (1) RU2027046C1 (hu)
SK (1) SK264690A3 (hu)

Families Citing this family (90)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8901348A (nl) * 1989-05-29 1990-12-17 Turboconsult Bv Werkwijze en inrichting voor het opwekken van electrische energie.
JP2819730B2 (ja) * 1990-02-15 1998-11-05 石川島播磨重工業株式会社 溶融炭酸塩型燃料電池の運転方法
JP2942999B2 (ja) * 1990-05-01 1999-08-30 石川島播磨重工業株式会社 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置
CA2093683C (en) * 1992-05-14 2002-10-15 William Miller Farrell Intercooled gas turbine engine
DE4318818C2 (de) * 1993-06-07 1995-05-04 Daimler Benz Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung von konditionierter Prozessluft für luftatmende Brennstoffzellensysteme
US5449568A (en) * 1993-10-28 1995-09-12 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Indirect-fired gas turbine bottomed with fuel cell
US5693201A (en) * 1994-08-08 1997-12-02 Ztek Corporation Ultra-high efficiency turbine and fuel cell combination
AU704873B2 (en) * 1994-08-08 1999-05-06 Ztek Corporation Electrochemical converter
US5678647A (en) * 1994-09-07 1997-10-21 Westinghouse Electric Corporation Fuel cell powered propulsion system
US5532573A (en) * 1994-09-07 1996-07-02 Westinghouse Electric Corporation Reconfigurable hybrid power generation system
US5900329A (en) * 1994-10-19 1999-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Fuel-cell system and method for operating a fuel-cell system
US5595059A (en) * 1995-03-02 1997-01-21 Westingthouse Electric Corporation Combined cycle power plant with thermochemical recuperation and flue gas recirculation
DE19535288A1 (de) * 1995-09-22 1997-03-27 Siemens Ag Verfahren und Anlage zum Verstromen eines Brenngases
US5541014A (en) * 1995-10-23 1996-07-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Indirect-fired gas turbine dual fuel cell power cycle
US6124050A (en) * 1996-05-07 2000-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Process for operating a high temperature fuel cell installation, and high temperature fuel cell installation
CA2253564A1 (en) * 1996-05-07 1997-11-13 Siemens Aktiengesellschaft High-temperature fuel cell plant and process for operating the same
US5811201A (en) * 1996-08-16 1998-09-22 Southern California Edison Company Power generation system utilizing turbine and fuel cell
US5753383A (en) * 1996-12-02 1998-05-19 Cargnelli; Joseph Hybrid self-contained heating and electrical power supply process incorporating a hydrogen fuel cell, a thermoelectric generator and a catalytic burner
US5968680A (en) * 1997-09-10 1999-10-19 Alliedsignal, Inc. Hybrid electrical power system
US6735953B1 (en) * 1997-12-22 2004-05-18 Allied Signal Inc. Turbomachine-driven environmental control system
WO1999035702A1 (en) 1998-01-08 1999-07-15 Southern California Edison Company Power generation system utilizing turbine gas generator and fuel cell
US6363706B1 (en) 1998-12-24 2002-04-02 Alliedsignal Apparatus and method to increase turbine power
DE19911018C1 (de) * 1999-03-12 2000-08-31 Daimler Chrysler Ag Hilfstriebwerk für ein Luftfahrzeug
JP2002115562A (ja) * 2000-08-03 2002-04-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
US6607854B1 (en) 2000-11-13 2003-08-19 Honeywell International Inc. Three-wheel air turbocompressor for PEM fuel cell systems
US7118606B2 (en) * 2001-03-21 2006-10-10 Ut-Battelle, Llc Fossil fuel combined cycle power system
DE10120947A1 (de) * 2001-04-22 2002-10-24 Daimler Chrysler Ag Brennstoffzellen-Luftversorgung
US6711902B2 (en) * 2001-06-04 2004-03-30 Richard E. Douglas Integrated cycle power system and method
EP1286030B1 (de) * 2001-08-16 2006-01-25 Siemens Aktiengesellschaft Gas- und Luftturbinenanlage
DE10236323A1 (de) * 2001-08-17 2003-03-06 Alstom Switzerland Ltd Kraftwerksanlage und zugehöriges Startverfahren
DE10236501A1 (de) * 2001-08-17 2003-04-03 Alstom Switzerland Ltd Startverfahren für eine Kraftwerksanlage
GB0121191D0 (en) * 2001-08-31 2001-10-24 Innogy Plc A power generation apparatus
US7550218B2 (en) 2001-10-11 2009-06-23 Airbus Deutschland Gmbh Apparatus for producing water onboard of a craft driven by a power plant
US7249460B2 (en) * 2002-01-29 2007-07-31 Nearhoof Jr Charles F Fuel injection system for a turbine engine
ES2262917T3 (es) * 2002-04-16 2006-12-01 Airbus Deutschland Gmbh Sistema para la produccion de agua a bordo de una aeronave.
DE10216953B4 (de) * 2002-04-17 2006-02-23 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung und Verfahren zur Versorgung einer Brennstoffzelle mit Prozessluft und deren Verwendung
JP4003553B2 (ja) * 2002-06-26 2007-11-07 Ｊｆｅスチール株式会社 副生ガスを用いた発電方法および発電設備
US7767359B2 (en) 2002-10-24 2010-08-03 Airbus Deutschland Gmbh Device for producing water on board of an airplane
US7410713B2 (en) * 2002-12-23 2008-08-12 General Electric Company Integrated fuel cell hybrid power plant with re-circulated air and fuel flow
US7153599B2 (en) * 2002-12-23 2006-12-26 General Electric Company Cooled turbine integrated fuel cell hybrid power plant
US6978621B2 (en) * 2002-12-31 2005-12-27 General Electric Company Turbo recuperator device
JP4579560B2 (ja) 2003-06-30 2010-11-10 川崎重工業株式会社 燃料電池・常圧タービン・ハイブリッドシステム
US7344787B2 (en) * 2003-10-29 2008-03-18 General Motors Corporation Two-stage compression for air supply of a fuel cell system
US7137257B2 (en) * 2004-10-06 2006-11-21 Praxair Technology, Inc. Gas turbine power augmentation method
KR100907690B1 (ko) * 2004-10-19 2009-07-14 자이단호징 덴료쿠추오켄큐쇼 복합 발전설비
SE531220C2 (sv) 2005-04-21 2009-01-20 Compower Ab Energiåtervinninssystem för en processanordning
DE102005060516A1 (de) * 2005-12-12 2007-06-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs
US7743861B2 (en) * 2006-01-06 2010-06-29 Delphi Technologies, Inc. Hybrid solid oxide fuel cell and gas turbine electric generating system using liquid oxygen
US20100242453A1 (en) * 2006-05-31 2010-09-30 Johnston Darrin A Fuel cell/engine hybrid power system
WO2008049444A1 (en) * 2006-10-25 2008-05-02 Daimler Ag Gas flow control system
EP2092589A1 (en) * 2006-11-20 2009-08-26 Eect B.V. System having high-temperature fuel cells
US7862938B2 (en) 2007-02-05 2011-01-04 Fuelcell Energy, Inc. Integrated fuel cell and heat engine hybrid system for high efficiency power generation
US20090051167A1 (en) * 2007-08-22 2009-02-26 General Electric Company Combustion turbine cooling media supply method
JP5234401B2 (ja) * 2007-12-06 2013-07-10 日産自動車株式会社 固体電解質型燃料電池システム
BRPI0918769B1 (pt) * 2008-09-09 2021-01-05 Conocophillips Company sistema para melhoria de performance de turbina a gás em uma usina a gás natural
US9014791B2 (en) 2009-04-17 2015-04-21 Echogen Power Systems, Llc System and method for managing thermal issues in gas turbine engines
CH701210A1 (de) * 2009-06-02 2010-12-15 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb eines Gasturbinenkraftwerkes mit Brennstoffzelle.
MX2012000059A (es) 2009-06-22 2012-06-01 Echogen Power Systems Inc Sistema y metodo para manejar problemas termicos en uno o mas procesos industriales.
WO2011017476A1 (en) 2009-08-04 2011-02-10 Echogen Power Systems Inc. Heat pump with integral solar collector
US8813497B2 (en) 2009-09-17 2014-08-26 Echogen Power Systems, Llc Automated mass management control
US8613195B2 (en) 2009-09-17 2013-12-24 Echogen Power Systems, Llc Heat engine and heat to electricity systems and methods with working fluid mass management control
US8869531B2 (en) 2009-09-17 2014-10-28 Echogen Power Systems, Llc Heat engines with cascade cycles
US8794002B2 (en) 2009-09-17 2014-08-05 Echogen Power Systems Thermal energy conversion method
US7818969B1 (en) 2009-12-18 2010-10-26 Energyield, Llc Enhanced efficiency turbine
US8616001B2 (en) 2010-11-29 2013-12-31 Echogen Power Systems, Llc Driven starter pump and start sequence
US8857186B2 (en) * 2010-11-29 2014-10-14 Echogen Power Systems, L.L.C. Heat engine cycles for high ambient conditions
EP2691757B1 (en) * 2011-03-29 2017-05-03 Florida Turbine Technologies, Inc. Apparatus and process for testing an industrial gas turbine engine and components thereof
US9441542B2 (en) 2011-09-20 2016-09-13 General Electric Company Ultrasonic water atomization system for gas turbine inlet cooling and wet compression
WO2013055391A1 (en) 2011-10-03 2013-04-18 Echogen Power Systems, Llc Carbon dioxide refrigeration cycle
WO2014031526A1 (en) 2012-08-20 2014-02-27 Echogen Power Systems, L.L.C. Supercritical working fluid circuit with a turbo pump and a start pump in series configuration
US9118226B2 (en) 2012-10-12 2015-08-25 Echogen Power Systems, Llc Heat engine system with a supercritical working fluid and processes thereof
US9341084B2 (en) 2012-10-12 2016-05-17 Echogen Power Systems, Llc Supercritical carbon dioxide power cycle for waste heat recovery
US9979033B2 (en) * 2012-10-31 2018-05-22 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Power generation system and method for activating fuel cell in power generation system
CA2899163C (en) 2013-01-28 2021-08-10 Echogen Power Systems, L.L.C. Process for controlling a power turbine throttle valve during a supercritical carbon dioxide rankine cycle
US9638065B2 (en) 2013-01-28 2017-05-02 Echogen Power Systems, Llc Methods for reducing wear on components of a heat engine system at startup
AU2014225990B2 (en) 2013-03-04 2018-07-26 Echogen Power Systems, L.L.C. Heat engine systems with high net power supercritical carbon dioxide circuits
CA2902986C (en) * 2013-03-15 2019-09-17 Paul J. Berlowitz Integrated operation of molten carbonate fuel cells
JP6228752B2 (ja) * 2013-04-26 2017-11-08 三菱日立パワーシステムズ株式会社 発電システム及び発電システムの起動方法
EP3174144B1 (en) * 2014-07-24 2018-09-05 Nissan Motor Co., Ltd Fuel cell control device
WO2016073252A1 (en) 2014-11-03 2016-05-12 Echogen Power Systems, L.L.C. Active thrust management of a turbopump within a supercritical working fluid circuit in a heat engine system
CN105484870A (zh) * 2015-12-29 2016-04-13 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种联合循环燃气轮机系统
DE102018201233A1 (de) 2017-04-18 2018-10-18 Ford Global Technologies, Llc Kraftfahrzeug mit einer Brennstoffzelle
CN108386344B (zh) * 2018-03-09 2019-10-08 重庆大学 燃料电池和压缩空气储能耦合的发电储能系统及控制方法
US10883388B2 (en) 2018-06-27 2021-01-05 Echogen Power Systems Llc Systems and methods for generating electricity via a pumped thermal energy storage system
US11435120B2 (en) 2020-05-05 2022-09-06 Echogen Power Systems (Delaware), Inc. Split expansion heat pump cycle
DE102020206918A1 (de) * 2020-06-03 2021-12-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Wärmetauschersystem zum Betreiben eines Brennstoffzellen-Stacks
WO2022125816A1 (en) 2020-12-09 2022-06-16 Supercritical Storage Company, Inc. Three reservoir electric thermal energy storage system
DE102021210446A1 (de) 2021-09-20 2023-03-23 Rolls-Royce Solutions GmbH Elektrochemische Energiewandlungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer solchen elektrochemischen Energiewandlungsvorrichtung
US20230358166A1 (en) * 2022-05-04 2023-11-09 Hamilton Sundstrand Corporation Hydrogen energy conversion system
CN118656647A (zh) * 2024-08-16 2024-09-17 南昌大学 一种固体氧化物燃料电池及燃气轮机集成系统的性能预测方法及系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2658336A (en) * 1949-10-18 1953-11-10 Sulzer Ag Pressure control system for gas turbine plants
FR1549417A (hu) * 1967-10-17 1968-12-13
US3473331A (en) * 1968-04-04 1969-10-21 Combustion Eng Incinerator-gas turbine cycle
US4333992A (en) * 1980-10-30 1982-06-08 United Technologies Corporation Method for producing steam from the liquid in a moist gas stream
DE3523487A1 (de) * 1985-07-01 1987-01-08 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Verfahren und anlage zur erzeugung von elektrischer energie
JPH0665051B2 (ja) * 1985-08-16 1994-08-22 三菱重工業株式会社 燃料電池発電システム
US4838020A (en) * 1985-10-24 1989-06-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Turbocompressor system and method for controlling the same
US4685287A (en) * 1985-11-20 1987-08-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Compressor system and start-up method therefor
JPH06103631B2 (ja) * 1986-01-23 1994-12-14 株式会社日立製作所 燃料電池システムの空気供給系装置
US4678723A (en) * 1986-11-03 1987-07-07 International Fuel Cells Corporation High pressure low heat rate phosphoric acid fuel cell stack
NL8702834A (nl) * 1987-11-26 1989-06-16 Turbo Consult Bv Installatie voor het opwekken van mechanische energie alsmede werkwijze voor het bedrijven van een dergelijke installatie.
NL8901348A (nl) * 1989-05-29 1990-12-17 Turboconsult Bv Werkwijze en inrichting voor het opwekken van electrische energie.

Also Published As

Publication number Publication date
CZ264690A3 (en) 1997-06-11
DD294759A5 (de) 1991-10-10
HU903068D0 (en) 1990-09-28
GR3019482T3 (en) 1996-07-31
ES2085882T3 (es) 1996-06-16
NO902355D0 (no) 1990-05-28
DE69025496T2 (de) 1996-10-31
CZ282731B6 (cs) 1997-09-17
EP0400701A1 (en) 1990-12-05
SK279491B6 (sk) 1998-12-02
CN1048911A (zh) 1991-01-30
KR0175066B1 (ko) 1999-03-20
ATE134740T1 (de) 1996-03-15
RO114518B1 (ro) 1999-04-30
CA2017072A1 (en) 1990-11-29
EP0400701B1 (en) 1996-02-28
US5319925A (en) 1994-06-14
DK0400701T3 (da) 1996-07-08
KR900018505A (ko) 1990-12-21
JPH0318627A (ja) 1991-01-28
PL164615B1 (pl) 1994-08-31
US5083425A (en) 1992-01-28
RU2027046C1 (ru) 1995-01-20
NL8901348A (nl) 1990-12-17
PL285382A1 (en) 1991-11-04
NO304568B1 (no) 1999-01-11
SK264690A3 (en) 1998-12-02
DE69025496D1 (de) 1996-04-04
HUT53987A (en) 1990-12-28
CN1022944C (zh) 1993-12-01
NO902355L (no) 1990-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU214664B (hu) Eljárás és berendezés villamos energia kombinált előállítására gázturbinával hajtott generátorral és tüzelőanyag-cellával
US5595059A (en) Combined cycle power plant with thermochemical recuperation and flue gas recirculation
US5449568A (en) Indirect-fired gas turbine bottomed with fuel cell
KR100907690B1 (ko) 복합 발전설비
US5417051A (en) Process and installation for the combined generation of electrical and mechanical energy
CA2499479C (en) A solid oxide fuel cell system
US5900329A (en) Fuel-cell system and method for operating a fuel-cell system
JP2005038817A (ja) 燃料電池・常圧タービン・ハイブリッドシステム
JP2006147575A (ja) 復熱式大気圧ｓｏｆｃ／ガスタービンハイブリッドサイクル
CA2673207A1 (en) System having high-temperature fuel cells
JP3804204B2 (ja) 多段タービン圧縮機を備えた燃料電池発電装置
JPH10507867A (ja) 燃料電池設備及び燃料電池設備の運転方法
JPH11238520A (ja) 燃料電池発電装置
JPH10302819A (ja) 燃料電池発電装置
US20030054214A1 (en) Power generation plant and method of generating electric energy
JP3564812B2 (ja) 燃料電池発電設備
JP3582131B2 (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池発電装置
CA2253564A1 (en) High-temperature fuel cell plant and process for operating the same
JPH10294119A (ja) 燃料電池発電装置
JP2023176977A (ja) 燃料電池システム
JP3741288B2 (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池発電設備のカソード温度制御方法及び装置
JPS62135619A (ja) ガスタ−ビンを用いる熱併給動力発生装置
JPH10223247A (ja) 軸シールラインを備えた燃料電池発電装置
JPH0466703A (ja) 発電プラント
JPH1167238A (ja) 燃料電池発電装置

Legal Events

Date Code Title Description
HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee